RU2266578C2 - Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors - Google Patents
Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266578C2 RU2266578C2 RU2003127507/06A RU2003127507A RU2266578C2 RU 2266578 C2 RU2266578 C2 RU 2266578C2 RU 2003127507/06 A RU2003127507/06 A RU 2003127507/06A RU 2003127507 A RU2003127507 A RU 2003127507A RU 2266578 C2 RU2266578 C2 RU 2266578C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- concrete
- steel
- storage
- nuclear fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Buffer Packaging (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ядерной энергетики и промышленности и может быть использовано как контейнер для перевозки и длительного сухого хранения отработанного ядерного топлива (ОЯТ).The invention relates to the field of nuclear energy and industry and can be used as a container for transportation and long-term dry storage of spent nuclear fuel (SNF).
В настоящее время отработанные сборки ТВЭЛ ядерных реакторов АЭС хранятся в приреакторных бассейнах выдержки (хранилищах), емкости которых практически переполнены. Также переполнены и находящиеся в эксплуатации хранилища ОЯТ атомного флота. Отмеченное создает сложную экологическую проблему, требующую немедленного разрешения. Одним из путей ее решения является уменьшение срока хранения ОЯТ в бассейнах выдержки (например, с 5 лет до 3 лет).Currently, spent assemblies of fuel elements of nuclear reactors of nuclear power plants are stored in the near-reactor storage pools (storages), the capacities of which are almost full. The SNF storage facilities of the nuclear fleet are also overcrowded. The aforementioned creates a complex environmental problem that requires immediate resolution. One of the ways to solve it is to reduce the shelf life of spent nuclear fuel in holding pools (for example, from 5 years to 3 years).
Уменьшение срока хранения ОЯТ в бассейнах выдержки обуславливает необходимость транспортировки к месту промежуточного или окончательного хранения высокоактивного ОЯТ, что предъявляет повышенные требования к обеспечению радиационной безопасности при транспортировке и хранении контейнеров с ОЯТ. Наряду с этим контейнеры, создаваемые для транспортировки и хранения высокоактивного ОЯТ, должны обеспечивать возможность использования существующей инфраструктуры, предназначенной для обращения с ОЯТ.Reducing the storage time of spent nuclear fuel in the storage pools makes it necessary to transport highly active spent nuclear fuel to the intermediate or final storage site, which makes it more demanding to ensure radiation safety during transportation and storage of containers with spent nuclear fuel. Along with this, containers created for transportation and storage of highly active SNF should provide the possibility of using the existing infrastructure intended for SNF management.
Известны контейнеры для транспортировки и хранения ОЯТ. В соответствии с нормами радиационной безопасности и рекомендациями МАГАТЭ подобные контейнеры должны обеспечивать высокие радиационно-защитные и прочностные свойства, в том числе при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и хранения ОЯТ. При этом, исходя из технико-экономических требований по снижению затрат на организацию контейнерного хранения ОЯТ, возникает необходимость создания контейнеров большого полезного объема (с максимальной вместительностью ОЯТ) при определенных (в частности, транспортных) ограничениях их по наружному габариту.Known containers for transportation and storage of spent nuclear fuel. In accordance with radiation safety standards and IAEA recommendations, such containers should provide high radiation-protective and strength properties, including in emergency situations, possible during the transportation and storage of spent nuclear fuel. At the same time, based on the technical and economic requirements for reducing the costs of organizing SNF container storage, it becomes necessary to create containers with a large usable volume (with a maximum SNF capacity) under certain (in particular, transport) restrictions on their external dimensions.
Известен цилиндрический сменный вставной короб для транспортных и стационарных резервуаров (DE №3413393 С1, G 21 С 19/06, G 21 F 5/00, 1985 г.). Цилиндрическая наружная стенка вставного короба состоит из анкерных и промежуточных сегментов. Короб имеет каналы для размещения продолговатых ТВЭЛ ядерных реакторов. Каналы образованы пластинами, содержащими поглотители нейтронов. Пластины посредством шиповых соединений состыкованы соответственно одна с другой или с анкерными сегментами. Расстояние между пластинами зафиксировано с помощью крестовидных дистанционирующих держателей и с помощью дистанционирующих держателей, соединенных соответственно с промежуточными сегментами посредством перемычек. Таким образом, панели образуют жесткий разъемный конструктивный узел, стянутый в поперечном направлении диаметральными стяжками, проходящими через сверления в крестовидных дистанционирующих держателях. В качестве опор для стяжек держателей используются упомянутые анкерные сегменты.Known cylindrical interchangeable insert box for transport and stationary tanks (DE No. 3413393 C1, G 21 C 19/06, G 21 F 5/00, 1985). The cylindrical outer wall of the insert box consists of anchor and intermediate segments. The box has channels for accommodating elongated fuel elements of nuclear reactors. The channels are formed by plates containing neutron absorbers. The plates by means of spiked joints are docked respectively with one another or with anchor segments. The distance between the plates is fixed with cross-shaped spacer holders and with the help of spacer holders connected respectively to the intermediate segments via jumpers. Thus, the panels form a rigid detachable structural unit, pulled in the transverse direction by diametrical couplers passing through the drilling in cross-shaped spacing holders. Said anchor segments are used as supports for the coupler ties.
Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях. Кроме того, известное устройство сложно технологически и трудоемко в изготовлении. Вместе с этим устройство не предполагает возможности размещения в нем отработавших сборок ТВЭЛ различных типоразмеров.A disadvantage of the known device is that it does not provide means for protecting the structure from destruction in possible emergency situations. In addition, the known device is difficult technologically and laborious to manufacture. At the same time, the device does not imply the possibility of placing spent fuel assemblies of various sizes in it.
Известен складской контейнер для пеналов и топливных кассет (DE №224144 А1, G 21 С 19/06, 1985 г.). Конструкция известного контейнера позволяет устанавливать пеналы и топливные кассеты различных типоразмеров. В верхней части контейнера предусмотрено кольцо, а на дне - кольцо с донным листом. Оба кольца удерживаются и жестко соединяются посредством стержней, расположенных вокруг колец вдоль продольной оси контейнера. Внутри контейнера, в верхней его части, имеется двойное промежуточное днище, а в нижней части устанавливается одно или несколько ординарных промежуточных днищ, сьемно соединенных со стержнями. Промежуточные днища (диафрагмы) имеют отверстия для установки пеналов. В центре контейнера предусмотрена вертикальная труба, жестко соединенная с донным листом нижнего кольца и разъемного соединенная с промежуточными днищами. Центральная труба в верхней части имеет насадку в виде муфты для грузового захвата.Known warehouse container for pencil cases and fuel cartridges (DE No. 224144 A1, G 21 C 19/06, 1985). The design of the known container allows the installation of pencil cases and fuel cartridges of various sizes. A ring is provided in the upper part of the container, and a ring with a bottom sheet is provided at the bottom. Both rings are held and rigidly connected by rods located around the rings along the longitudinal axis of the container. Inside the container, in its upper part, there is a double intermediate bottom, and in the lower part one or more ordinary intermediate bottoms are installed, removably connected to the rods. Intermediate bottoms (diaphragms) have holes for installing pencil cases. In the center of the container there is a vertical pipe rigidly connected to the bottom sheet of the lower ring and detachable connected to the intermediate bottoms. The central pipe in the upper part has a nozzle in the form of a coupling for cargo capture.
Однако в известном контейнере не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях.However, in the known container means are not provided that provide protection of the structure from destruction in possible emergency situations.
Известен защитный контейнер для транспортирования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) (RU №2139582 С1, G 21 F 5/008, 1999 г.). Известный контейнер содержит металлический корпус и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях верхней доски и диафрагм которой размещены трубные чехлы (пеналы) с ОЯТ. Корпус закрыт сверху уплотнительной металлической крышкой. Выемная часть снабжена прикрепленным к ней вертикальным трубным каналом. Верхний торец трубного канала вставлен в верхней доске выемной части в стыковочное гнездо присоединения вакуумной системы для отсоса воды со дна контейнера через трубный канал. Нижний торец трубного канала расположен над дном контейнера с зазором не более внутреннего радиуса трубного канала. Известный защитный контейнер обеспечивает его надежную эксплуатацию в соответствии с требованиями ядерной безопасности за счет упрощения его конструкции.Known protective container for transporting spent nuclear fuel (SNF) (RU No. 2139582 C1, G 21 F 5/008, 1999). The known container contains a metal case and a removable part (case) inserted into the cavity of the case, in the holes of the upper board and diaphragms of which are placed tube covers (cases) with SNF. The casing is closed on top with a metal sealing cover. The extraction part is provided with a vertical pipe channel attached to it. The upper end of the pipe channel is inserted in the upper board of the withdrawal part into the docking socket for connecting the vacuum system to suck water from the bottom of the container through the pipe channel. The lower end of the pipe channel is located above the bottom of the container with a gap of not more than the internal radius of the pipe channel. The well-known protective container ensures its reliable operation in accordance with nuclear safety requirements by simplifying its design.
Известен контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС (RU №2148864 С1, G 21 F 5/008, 2000 г.). Известный контейнер содержит наружный корпус с крышкой, амортизаторы (торцевые демпфирующие устройства) и внутренний корпус с крышкой. Внутренний корпус опирается на амортизаторы, жестко закрепленные на дне горизонтально расположенного наружного корпуса. Во внутреннем корпусе расположен чехол с гнездами для ОТВС. Крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами. На дне наружного корпуса амортизаторы также расположены равномерно. Каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения. Загрузку контейнера осуществляют в вертикальном положении, после чего контейнер с помощью кантователя устанавливают в горизонтальное положение, при котором и осуществляют транспортирование контейнера.Known container for transportation and long-term storage of spent fuel assemblies (SFA) of nuclear power plants (RU No. 2148864 C1, G 21 F 5/008, 2000). The known container contains an outer casing with a lid, shock absorbers (end damping devices) and an inner casing with a lid. The inner casing is supported by shock absorbers rigidly fixed to the bottom of the horizontally located outer casing. In the inner case is a case with sockets for SFA. The cover of the outer casing is located at its end, and its inner surface is equipped with rigidly fixed and evenly spaced shock absorbers. At the bottom of the outer casing, shock absorbers are also evenly spaced. Each shock absorber is composed of cups made in the form of hollow metal cylinders of different diameters, mounted in each other with gaps in the direction of application of the load and rigidly interconnected at the interface. The container is loaded in a vertical position, after which the container with the help of a tilter is installed in a horizontal position, in which the container is transported.
Общим недостатком последних двух контейнеров является то, что для изготовления толстостенного металлического корпуса контейнера требуется уникальное металлургическое оборудование. Кроме того, цельнометаллический контейнер предполагает высокую трудоемкость изготовления и, следовательно, высокую стоимость.A common drawback of the last two containers is that for the manufacture of a thick-walled metal container body, unique metallurgical equipment is required. In addition, the all-metal container assumes a high complexity of manufacturing and, consequently, a high cost.
Известен железобетонный контейнер для хранения и транспортировки отработавших ТВЭЛ ядерного реактора (RU 2082232 С1, G 21 F 5/008, 1994 г.). Известный контейнер представляет собой цилиндрический двухстенный резервуар с днищами, выполненный из стали, закрываемый защитным перекрытием с устройством его крепления и герметизации. Герметичное перекрытие выполнено в виде двух герметичных крышек, установленных одна над другой на общем металлическом основании (кованом кольце). Полость между оболочками резервуара залита жаростойким, пластичным, обеспечивающим радиационную защиту бетоном. В кольцевом пространстве между оболочками с днищами установлена арматура в виде прутков-тепловодов с погибами, развернутыми в разные стороны на концах. Прутки-тепловоды одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки и ее днища рядами по высоте и равномерно по окружности. Другим изгибом прутки-теплоотводы связаны поочередно с изгибами соответствующего прутка-теплоотвода из соседнего верхнего и нижнего рядов поочередно, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней стальной оболочке и к ее днищу. Наружная стальная оболочка выполнена оребренной и не имеет жесткой связи с батоном и внутренней стальной оболочкой. Конструктивная схема железобетонного контейнера позволяет максимально наполнить стальными прутками-тепловодами бетонное заполнение стенки, что увеличивает в 2-3 раза общий коэффициент теплопроводности по сравнению с одним бетоном и позволяет отводить через стенку тепловые потоки, сравнимые с потоками в стальных контейнерах, без снижения радиационной безопасности.Known reinforced concrete container for storage and transportation of spent fuel elements of a nuclear reactor (RU 2082232 C1, G 21 F 5/008, 1994). The known container is a cylindrical double-walled tank with bottoms made of steel, closed with a protective overlap with a device for its fastening and sealing. Sealed overlap is made in the form of two sealed covers mounted one above the other on a common metal base (forged ring). The cavity between the shell of the tank is filled with heat-resistant, plastic, providing radiation protection concrete. In the annular space between the shells with the bottoms installed reinforcement in the form of rods, heat pipes with dies, deployed in opposite directions at the ends. Thermal rods with one bend are fixed along the entire surface of the inner steel shell and its bottom in rows in height and evenly around the circumference. With another bend, the heat sink rods are connected alternately with the bends of the corresponding heat sink rod from the adjacent upper and lower rows alternately, forming trapezoidal brackets adjoining with their tops to the inner steel shell and to its bottom. The outer steel shell is ribbed and does not have a rigid connection with the stick and the inner steel shell. The structural scheme of a reinforced concrete container allows to fill the concrete filling of the wall with steel rods and heat conductors, which increases by 2-3 times the overall coefficient of thermal conductivity compared to one concrete and allows you to remove heat fluxes through the wall, comparable to the flows in steel containers, without compromising radiation safety.
Недостатком известного устройства является то, что конструктивная схема контейнера предполагает большой объем сварочных работ, что приводит к снижению ударной вязкости материала, например арматуры и внутренней стальной оболочки и ее днища, при эксплуатации контейнера в условиях низких температур, например, при минус 50°С. К недостаткам известного контейнера также можно отнести применение литого высокопластичного бетона. Подобные бетоны имеют сравнительно невысокие прочность и трещиностойкость.A disadvantage of the known device is that the design of the container involves a large amount of welding work, which leads to a decrease in the toughness of the material, for example, reinforcement and the inner steel shell and its bottom, when the container is operated at low temperatures, for example, at minus 50 ° С. The disadvantages of the known container can also include the use of cast highly plastic concrete. Such concrete has a relatively low strength and crack resistance.
Известен железобетонный (металл бетонный) контейнер для транспортировки и/или хранения ОЯТ (RU №2153715 С1, G 21 F 5/008, 2000 г.). Известный контейнер содержит наружную и внутреннюю металлические цилиндрические оболочки с днищами, выполненные в варианте исполнения изобретения из тонколистовой нержавеющей стали, обеспечивающей многолетнюю коррозионную стойкость. Полость между оболочками заполнена особо прочным и тяжелым бетоном с повышенной термостойкостью. Сверху внутренняя полость контейнера и полость между оболочками герметично перекрыты двумя крышками, расположенными одна над другой и размещенными на едином металлическом основании. Контейнер снабжен дополнительной металлической цилиндрической оболочкой, включающей обечайку, выступающую за днище упомянутой наружной металлической цилиндрической оболочки и охватывающей последнюю с образованием полости, которая заполнена тяжелым бетоном меньшей прочности, чем основной - тяжелый бетон. Наружная крышка выполнена таким образом, что является одновременно торцевым демпфирующим элементом контейнера. Это достигается благодаря тому, что она снабжена элементами, пластически деформируемыми в случае аварийного нагружения контейнера. Подобным же образом выполнено и днище наружной цилиндрической оболочки, которое, благодаря особенности конструкции, является одновременно другим торцевым, демпфирующим элементом контейнера. С наружной стороны обечайки выполнен демпфирующий кольцевой элемент, который одновременно выполняет роль опорного элемента при транспортировке контейнера в вертикальном положении. Известный железобетонный контейнер предназначен для сухого хранения преимущественно отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Последние перед загрузкой в контейнер помещают в пеналы, которые герметизируют. В контейнере пеналы с ОТВС размещаются посредством дистанционирующей решетки. Железобетонный контейнер обеспечивает защиту ОЯТ при длительном хранении и в случае аварийной ситуации при транспортировке при сравнительно невысокой стоимости контейнера по сравнению с контейнерами, корпуса которых изготавливаются в виде монолитных металлических конструкций.Known reinforced concrete (metal concrete) container for transportation and / or storage of spent nuclear fuel (RU No. 2153715 C1, G 21 F 5/008, 2000). The known container contains an outer and inner metal cylindrical shell with bottoms, made in the embodiment of the invention from stainless steel sheet, providing long-term corrosion resistance. The cavity between the shells is filled with particularly strong and heavy concrete with increased heat resistance. From above, the inner cavity of the container and the cavity between the shells are hermetically closed by two covers located one above the other and placed on a single metal base. The container is equipped with an additional metal cylindrical shell, including a shell protruding beyond the bottom of the outer metal cylindrical shell and covering the latter with the formation of a cavity that is filled with heavy concrete of lower strength than the main concrete. The outer lid is designed in such a way that it is simultaneously the end damping element of the container. This is achieved due to the fact that it is equipped with elements that are plastically deformable in the event of emergency loading of the container. In the same way, the bottom of the outer cylindrical shell is made, which, due to the design feature, is simultaneously another end, damping element of the container. On the outside of the shell, a damping ring element is made, which at the same time acts as a supporting element when transporting the container in an upright position. Known reinforced concrete container is designed for dry storage of predominantly spent fuel assemblies (SFA). The latter before loading into the container is placed in pencil cases that are sealed. In the container, cases with SFA are placed by means of a spacer grid. Reinforced concrete container provides SNF protection during long-term storage and in case of emergency during transportation at a relatively low cost of the container compared to containers whose casings are made in the form of monolithic metal structures.
Однако подобная конструкция железобетонного контейнера в случае использования для контейнера, предназначенного для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, предполагает соответствующее увеличение толщины стенок корпуса, следствием чего является увеличение массогабаритных характеристик контейнера, что не всегда приемлемо, например, по условиям эксплуатации.However, such a construction of a reinforced concrete container, if used for a container intended for transportation and / or storage of highly active SNF, implies a corresponding increase in the wall thickness of the casing, resulting in an increase in the mass and size characteristics of the container, which is not always acceptable, for example, under operating conditions.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному изобретению является металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов (RU № 21Р5648 С1, G 21 F 5/008, 2002 г.), который и выбран в качестве ближайшего аналога-прототипа. Известный контейнер содержит металлические наружную и внутреннюю оболочки с днищами, полость между которыми заполнена особо прочным и тяжелым бетоном с повышенной термостойкостью. Сверху полость между оболочками перекрыта металлическим основанием, на котором размещены установленные одна над другой герметизирующие крышки. Контейнер снабжен торцевыми демпфирующими элементами, установленными по окружности соответственно на верхней и нижней диафрагмах чехла с наружной стороны последних. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на нижней диафрагме, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на верхней диафрагме, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней защитной герметизирующей крышкой.The closest set of features to the claimed invention is a metal-concrete container for transporting and / or storage of spent assemblies of fuel elements of nuclear reactors (RU No. 21P5648 C1, G 21
Однако подобная конструкция металлобетонного контейнера, предназначенного для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, предполагает соответствующее увеличение толщины стенок корпуса для охлаждения пенала и бетона, следствием чего является увеличение массогабаритных характеристик контейнера, что не всегда приемлемо. К недостаткам известного контейнера также можно отнести то, что в нем не предусмотрены средства амортизации при кантовании контейнера в возможных аварийных ситуациях. Конструктивные особенности известного контейнера предполагают сравнительно большой объем сварочных работ. При повреждении корпуса и бетона возможна утечка элементов ТВЭЛ. Сложность в проведении контроля за внутрикорпусными устройствами и бетоном и в случае возникновения трещин в бетоне невозможность проведения ремонта.However, such a design of a metal-concrete container intended for transportation and / or storage of highly active SNF implies a corresponding increase in the wall thickness of the case for cooling the canister and concrete, which results in an increase in the overall dimensions of the container, which is not always acceptable. The disadvantages of the known container can also include the fact that it does not provide depreciation when tipping the container in possible emergency situations. The design features of the known container suggest a relatively large amount of welding work. If the housing and concrete are damaged, fuel elements may leak. Difficulty in monitoring the internals and concrete, and in the event of cracks in concrete, the impossibility of repair.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании контейнера повышенной надежности для транспортировки и сухого хранения ОЯТ ядерных реакторов.The problem solved by the invention is to create a container of high reliability for transportation and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors.
Указанная задача решается следующим образом: контейнер для транспортировки и сухого хранения ОЯТ ядерных реакторов содержит внешний сталебетонный корпус, в котором размещен герметичный сосуд хранения, изготовленный из высокопрочной стали, в сосуде устанавливается чехол с отработанным топливом. Герметичный сосуд снабжен тремя съемными крышками, а также фиксаторами и демпферами, которые предохраняют от смещения чехол, отработанное топливо и компенсируют тепловые расширения металла.This problem is solved as follows: the container for transportation and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors contains an external steel-concrete casing, in which a sealed storage vessel made of high-strength steel is placed, a cover with spent fuel is installed in the vessel. The sealed vessel is equipped with three removable covers, as well as clamps and dampers, which protect the boot and spent fuel from displacement and compensate for the thermal expansion of the metal.
Внешний сталебетонный корпус состоит из металлической наружной и внутренней оболочек, полость между которыми заполнена специальным бетоном. По всему периметру внутренней оболочки расположены демпфирующие устройства, которые предохраняют от смещения и повреждения герметичный сосуд хранения.The external steel-concrete housing consists of a metal outer and inner shell, the cavity between which is filled with special concrete. Damping devices are located around the entire perimeter of the inner shell, which protect the sealed storage vessel from displacement and damage.
В герметичном сосуде установлено внутреннее кольцо, которое служит для транспортировки сосуда хранения, фиксации трубного чехла, крепления защитной крышки и направляющим элементом для обеспечения заданного углового положения трубного чехла относительно продольной оси корпуса. Контейнер имеет развитую систему охлаждающих каналов, которые охлаждают внешний сталебетонный корпус, крышки, днище и сосуд хранения. Система охлаждающих каналов позволяет производить ремонт бетона при возникновении в нем трещин. В системе охлаждающих каналов установлены датчики и видеокамеры, которые позволяют проводить контроль состояния наружной стенки герметичного сосуда, внутренней стенки сталебетонного контейнера и специального бетона внешнего сталебетонного корпуса. Стальные канаты, расположенные в охлаждающих каналах, преднапряжены для увеличения прочности специального бетона, расположенного между наружной и внутренней оболочкой сталебетонного корпуса. Внешний сталебетонный корпус служит опорной конструкцией, обеспечивает защиту от излучения, механического повреждения, а также охлаждение сосуда хранения с ОТВС в течение всего срока хранения. Охлаждающий воздух проходит по цилиндрическому зазору между наружной поверхностью сосуда и внутренней поверхностью внешнего сталебетонного корпуса и по системам охлаждающих каналов. Внешний сталебетонный корпус обеспечивает эффективную радиационную защиту, МЭД (не более 10 мбэр/ч на расстоянии 1 м от боковой поверхности) за счет специальных добавок в бетон. Внутренняя обечайка внешнего сталебетонного корпуса оснащена демпфирующими устройствами, которые ограничивают смещение герметичного сосуда. Днище внешнего сталебетонного корпуса полностью покрыто стальным листом для усиления прочности в случае аварии при падении. Для кантовки контейнера из вертикального в горизонтальное положение и наоборот в днище контейнера предусмотрено место для установки типового кантовочного устройства. Контейнер имеет съемную сталебетонную крышку для обеспечения четвертого барьера безопасности. При долговременном хранении крышка приваривается к корпусу. Внешний корпус и крышка рассчитаны на нагрузки без передачи воздействий на сосуд хранения. Охлаждающие каналы представляют собой облицованные сталью каналы с лабиринтными участками для сведения к минимуму интенсивность излучения через полости воздуховодов. Конструкция охлаждающих каналов позволяет охлаждать сосуд хранения, внешний сталебетонный корпус, крышку и днище независимо от положения сталебетонного контейнера (вертикально или горизонтально).An inner ring is installed in the sealed vessel, which serves to transport the storage vessel, fix the pipe cover, fasten the protective cover and the guide element to provide a given angular position of the pipe cover relative to the longitudinal axis of the housing. The container has a developed system of cooling channels that cool the external steel-concrete case, lids, bottom and storage vessel. The cooling channel system allows for the repair of concrete when cracks occur in it. Sensors and video cameras are installed in the cooling channel system, which allow monitoring the condition of the outer wall of the sealed vessel, the inner wall of the steel concrete container and the special concrete of the outer steel concrete housing. Steel ropes located in the cooling channels are prestressed to increase the strength of special concrete located between the outer and inner shell of the steel-concrete housing. The external steel-concrete case serves as a supporting structure, provides protection against radiation, mechanical damage, as well as cooling of the storage vessel with SFA throughout the entire storage period. Cooling air passes through a cylindrical gap between the outer surface of the vessel and the inner surface of the outer steel-concrete casing and through cooling channel systems. The external steel-concrete casing provides effective radiation protection, DER (no more than 10 mbar / h at a distance of 1 m from the side surface) due to special additives in concrete. The inner shell of the outer steel-concrete case is equipped with damping devices that limit the displacement of the sealed vessel. The bottom of the outer steel-concrete housing is completely covered with a steel sheet to strengthen the strength in the event of an accident in the event of a fall. To tilt the container from vertical to horizontal and vice versa, a place is provided in the bottom of the container for installing a typical tilting device. The container has a removable steel-concrete lid to provide a fourth safety barrier. For long-term storage, the lid is welded to the body. The outer casing and cover are designed to withstand loads without transmitting effects to the storage vessel. Cooling channels are steel-lined channels with labyrinth sections to minimize radiation intensity through air duct cavities. The design of the cooling channels allows you to cool the storage vessel, the external steel-concrete housing, the lid and the bottom regardless of the position of the steel-concrete container (vertically or horizontally).
Конструкция внешнего сталебетонного корпуса позволяет через охлаждающие каналы или при снятой крышке корпуса осуществлять контроль состояния внешней поверхности сосуда хранения и бетона корпуса специальными датчиками и телевизионными камерами. Конструкция внешнего сталебетонного корпуса максимально снижает вероятность разрушения сосуда хранения при террористическом акте.The design of the external steel-concrete housing allows through the cooling channels or with the housing cover removed to monitor the condition of the external surface of the storage vessel and the concrete of the housing with special sensors and television cameras. The design of the external steel-concrete enclosure minimizes the likelihood of the destruction of the storage vessel during a terrorist attack.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить надежность эксплуатации контейнера. Повышение надежности эксплуатации достигается благодаря повышению прочностных характеристик конструкции путемThe technical result of using the invention is that it improves the reliability of operation of the container. Improving the reliability of operation is achieved by increasing the strength characteristics of the structure by
- создания демпфирующих устройств, которые установлены по всему периметру внутренней цилиндрической оболочки сталебетонного корпуса;- creating damping devices that are installed around the entire perimeter of the inner cylindrical shell of the steel-concrete housing;
- увеличение прочности специального бетона преднапряженными стальными канатами;- increase in the strength of special concrete with prestressed steel ropes;
- создания фиксаторов и демпфирующих устройств на крышке сосуда хранения, предохраняющих сдвиг трубного чехла и ТВЭЛов, а также компенсирующие тепловые расширения;- creating latches and damping devices on the lid of the storage vessel, protecting the shift of the tube cover and fuel rods, as well as compensating for thermal expansion;
- конструктивной схемы, позволяющей существенно уменьшить объем сварочных работ;- a design scheme that can significantly reduce the amount of welding work;
- создания дополнительных барьеров безопасности за счет тройной крышки сосуда хранения и их герметизации сваркой и за счет сталебетонной крышки внешнего сталебетонного корпуса;- creating additional safety barriers due to the triple lid of the storage vessel and sealing them by welding and due to the steel-concrete cover of the external steel-concrete housing;
- применением апробированных приспособлений по загрузке и выгрузке ТВЭЛов.- the use of proven devices for loading and unloading fuel rods.
Надежность эксплуатации достигается также благодаря системе охлаждающих каналов, которые позволяют производить ремонт бетона при возникновение в нем трещин и проводить контроль состояния герметичного сосуда и внешнего сталебетонного корпуса.Reliability of operation is also achieved thanks to the cooling channel system, which allows repairing concrete in case of cracks in it and monitoring the condition of the sealed vessel and the external steel-concrete housing.
Конструкция предлагаемого контейнера схематично представлена на чертежах, где на фиг.1 показан продольный разрез контейнера; на фиг.2 - увеличенный узел Б продольного разреза контейнера; на фиг.3 - поперечный разрез контейнера по А-А; на фиг.4 - схема демпфирующего устройства.The design of the proposed container is schematically represented in the drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section of the container; figure 2 is an enlarged node B of a longitudinal section of a container; figure 3 is a transverse section of the container along aa; figure 4 - diagram of the damping device.
Внешний сталебетонный корпус 1 содержит металлические наружную 24 и внутреннюю 25 цилиндрические оболочки. Полость между оболочками заполнена особо прочным серпентенитовым бетоном, обладающим повышенными радиационно-защитными свойствами. Сверху внутренняя полость контейнера и полость между оболочками герметично перекрыта крышкой 19. На крышке 19, днище 3 и на внутренней цилиндрической оболочке внешнего сталебетонного корпуса установлены демпферы 13, предохраняющие от смещения и повреждения сосуд хранения 2, а также компенсирующие тепловые расширения металла сосуда хранения. Для переноски контейнера внешний сталебетонный корпус имеет съемные цапфы 11. Для кантовки контейнера из вертикального в горизонтальное положение и наоборот в днище контейнера предусмотрено место для установки типового кантовочного устройства 16. В полости серпентенитового бетона внешнего сталебетонного корпуса проложены охлаждающие каналы 12 для контроля бетона при эксплуатации на наличие трещин (при обнаружение трещин охлаждающий канал заполняется бетоном), также охлаждающие каналы предназначены для прокладки стальных канатов, которые преднапряжены для увеличения прочности бетона. Наружная и внутренняя цилиндрическая оболочка приваривается к днищу 3.The external steel-concrete housing 1 contains a metal outer 24 and inner 25 cylindrical shells. The cavity between the shells is filled with especially durable serpentenite concrete, which has enhanced radiation-protective properties. On top of the inner cavity of the container and the cavity between the shells is hermetically closed by a cover 19. On the cover 19, bottom 3 and on the inner cylindrical shell of the external steel-concrete case, dampers 13 are installed, which protect storage vessel 2 from displacement and damage, as well as compensating for thermal expansion of the metal of the storage vessel. For carrying the container, the outer steel-concrete case has removable trunnions 11. For tilting the container from vertical to horizontal and vice versa, a place for installing a typical turning device is provided in the bottom of the container 16.
Демпфирующее устройство 13 состоит из основания 20. Основание крепится сваркой к крышке 19, к днищу 3 и к внутренней цилиндрической оболочке внешнего сталебетонного корпуса. К основанию привариваются упругие элементы 21 и 23. В зависимости от силы смещения сосуда хранения упругие элементы срабатывают поочередно. При значительной нагрузке (удар, падения и т.д.) конструкция упругих элементов позволяет компенсировать нагрузки, многократно превышающие проектные.The damping device 13 consists of a
Охлаждающие каналы 12 представляют собой облицованные сталью каналы с лабиринтными участками для сведения к минимуму интенсивности излучения. Охлаждающие каналы также исключают или максимально снижают вероятность разрушения внутреннего корпуса при террористическом акте, связанным с действием заряда кумулятивного типа. Данная конструкция охлаждающих каналов позволяет охлаждать не только сосуд хранения, но и бетон независимо от положения сталебетонного контейнера (вертикально или горизонтально). Внутри охлаждающих каналов 12, днища и крышки 4 устанавливаются съемные сетки 12, предназначенные для защиты от попыток проникновения мелких грызунов, птиц, змей и т.д. к теплому источнику - сосуду хранения. При транспортных операциях в каналах днища и крышки устанавливаются заглушки 17, предназначенные для регулирования потока воздуха. На торцах крышки и днища установлены амортизаторы 15, которые выступают за габариты внешнего сталебетонного корпуса. Съемная сталебетонная крышка 4 предназначена для обеспечения четвертого барьера герметизации. При долговременном хранении крышка приваривается к корпусу. Крышка внешнего сталебетонного корпуса обеспечивает дополнительную защиту от излучения в верхнем направлении. Сосуд хранения 2 ТВЭЛов закрывается тремя крышками. Крышка 6 через никелевые прокладки 10 крепится болтами к сосуду хранения и для дополнительной герметизации сваривается с сосудом ниточными швами. Внутренняя крышка 8 и крышка 7 предназначены для радиационной защиты персонала при установке наружной крышки «всухую». Нижний слой защитной крышки выполнен из пористого алюминия специально вылитой по профилям головок ТВЭЛ 14. Для уменьшения габарита сосуда хранения, а также для фиксирования от смещения трубных чехлов 5 внутри сосуда хранения устанавливается кольцо 9 после установки трубного чехла. К кольцу 9 через никелевые прокладки 10 крепится болтами защитная крышка 8.The cooling
Таким образом, благодаря особенности исполнения контейнера для транспортировки и хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов изобретение позволяет создать защитный контейнер, обеспечивающий возможность повышения безопасности и надежности при эксплуатации и транспортировке. Вместе с этим изобретение позволяет рационально использовать внутренний объем контейнера благодаря размещению трубных чехлов, развитой системы охлаждающих каналов и установки дополнительного кольца.Thus, due to the particular design of the container for transportation and storage of spent assemblies of fuel elements of nuclear reactors, the invention allows to create a protective container that provides the opportunity to increase safety and reliability during operation and transportation. Along with this, the invention allows the rational use of the internal volume of the container due to the placement of pipe covers, a developed system of cooling channels and the installation of an additional ring.
Контейнер по предлагаемому изобретению решит сложную экологическую проблему, требующую немедленного разрешения по хранению и транспортировке отработанного ядерного топлива.The container of the invention solves a complex environmental problem requiring immediate permission to store and transport spent nuclear fuel.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127507/06A RU2266578C2 (en) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127507/06A RU2266578C2 (en) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003127507A RU2003127507A (en) | 2005-03-20 |
| RU2266578C2 true RU2266578C2 (en) | 2005-12-20 |
Family
ID=35453929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003127507/06A RU2266578C2 (en) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2266578C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525229C2 (en) * | 2009-05-06 | 2014-08-10 | Холтек Интернэшнл, Инк. | Device for storage and/or transportation of radioactive wastes and method of its production |
-
2003
- 2003-09-12 RU RU2003127507/06A patent/RU2266578C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525229C2 (en) * | 2009-05-06 | 2014-08-10 | Холтек Интернэшнл, Инк. | Device for storage and/or transportation of radioactive wastes and method of its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003127507A (en) | 2005-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220130564A1 (en) | Method for storing nuclear waste below grade | |
| EP1883933B1 (en) | System and method of storing high level waste | |
| EP1849163B1 (en) | Manifold system for the ventilated storage of high level waste and a method of using the same to store high level waste in a below-grade environment | |
| US8660230B2 (en) | System and method for the ventilated storage of high level radioactive waste in a clustered arrangement | |
| JP7121856B2 (en) | Multi-component cask for storage and transport of spent nuclear fuel | |
| EP4258290A1 (en) | Transportation container for nuclear power station spent fuel storage tank | |
| RU75496U1 (en) | TRANSPORT PACKAGING KIT FOR TRANSPORT AND STORAGE OF WASTE NUCLEAR FUEL | |
| RU2364964C1 (en) | Metal-concrete container for transportation and-or storage of spent nuclear fuel | |
| RU2266578C2 (en) | Container for transport and dry storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors | |
| RU2510770C1 (en) | Container for spent nuclear fuel transportation and/or storage | |
| RU56704U1 (en) | TRANSPORT PACKAGING KIT FOR TRANSPORTATION AND STORAGE OF WASTE HEATED FUEL ASSEMBLIES | |
| RU2189648C1 (en) | Metal-concrete container for transport and/or storage of spent nuclear-reactor fuel assemblies | |
| RU2264670C2 (en) | Hazardous material storage device | |
| RU2279725C1 (en) | Metal-concrete container for transportation and/or storage of used assemblies of fuel elements of nuclear reactors | |
| RU2458417C1 (en) | Cover for spent fuel assemblies | |
| RU2463677C1 (en) | Shipping packaging set for spent fuel assemblies of nuclear reactors | |
| TWI434293B (en) | Inter-unit spent fuel transfer with a modified storage cask system | |
| RU2082232C1 (en) | Container from reinforced concrete | |
| RU2150755C1 (en) | Reinforced concrete container for transport and/or storage of spent nuclear fuel | |
| RU2157010C1 (en) | Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel | |
| RU2153715C1 (en) | Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel | |
| KR20020092427A (en) | A device for storage of hazardous material | |
| Macici | Spent fuel dry storage experience at Gentilly 2 NGS | |
| Chave et al. | Vapor Containers for Nuclear Power Plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060913 |